1、畢業論文（設計）任務書姓 名 學 號 二題 目：汽車尾氣污染物的主要成分及其危害三主要研究內容及意義：大氣污染已不僅僅是在幾個工業化國家中，他已逐漸發展成為世界性的問題，尤其是在一些大中城市。隨著汽車保有量的增加（年遞增率達到10%以上），汽車排氣污染物造成的環境污染情況將日趨嚴重。雖然我國也確立相關的法制法規來監控與防治汽車的排氣污染物，不久以后我過也將實行歐4標準了。柴油車的電控系統相對于汽油車就不那么準確了，大部分學者與生產商都著力于對汽油機的各項研究，對柴油機的減排研究相對于比較少。隨著柴油車的不斷普及，柴油車的尾氣排放量所占的比重也不斷的增加，柴油車的尾氣所造成的污染也日益嚴重了。在

2、檢測站的機動車的年度中，由于種種的因素，如人為因素等原因造成了很多測量所得的碳煙值或多或少存在著不真實性。這對于尾氣的排放沒有實質性的預防作用，國家的尾氣排放等工作也因此如同虛設。在論文中，著重探討各種因素造成的柴油車的尾氣檢測所得值的不準確性。為此有順便提些建議，希望我國的尾氣排放預防和控制能取得更好的效果，為保護環境做出更大的貢獻。 指導教師簽字： 年 月 日學 生 簽 字： 2011年 3月30日 目 錄前言（1）1 尾氣污染物的主要成分及其危害 （1）1.1 尾氣污染物的主要成分 （1） 1.1.1 白煙 （2） 1.1.2 藍煙（青煙） （2）1.1.3 黑煙 （3）1.2 尾氣污染

3、物的危害（3）2 柴油車自由加速煙度的檢測 （3）2.1 檢測準備及注意事項 （4）2.2 檢測方法 （4）2.3 排放限值 （5）3 煙度值高的主要原因及防范 （5）3.1 混合氣過濃 （5）3.1.1 原理（5）3.1.2 空氣量問題（6）3.1.3 供油量問題（7）3.2 機械因素 （7）3.3 人為因素 （8）3.3.1 尾氣檢測員因素（8）3.3.2 引車員因素 （9）3.3.3 車主因素 （9）結論 （10）參考文獻 (10)致謝 （11）摘 要為了汽車有較好的安全性能，汽車年度檢測已成為了一項必要的工作了，這本來是件好事。但近年來隨著人們對汽車的認識不斷深入，或種種因素，人們也不

4、斷地想方設法通過種種行為來通過汽車年度檢測，使得汽車年度檢測的碳煙值的數值缺少了真實性，對環境污染等產生了極大的影響。【關鍵詞】柴油車 年檢 碳煙值 影響前言目前，大氣污染已不僅僅是在幾個工業化國家中，他已逐漸發展成為世界性的問題，尤其是在一些大中城市。隨著汽車保有量的增加（年遞增率達到10%以上），汽車排氣污染物造成的環境污染情況將日趨嚴重。所以對汽車排氣污染物的監控預防治，已處于刻不容緩的地步。要搞好汽車排氣污染物的監控與防治，首先必須做好防治工作。對各個影響檢測所得的碳煙值的變動進行大體分析，并期望有所提高人們的環境意識，能真正的用廢氣分析儀和煙度計測定排氣污染物的濃度，控制排氣污染物的

5、擴散，使其限定在被允許的范圍內，達到保護生態環境和自然界生態平衡的目的。1 尾氣污染物的主要成分及其危害1.1 尾氣污染物的主要成分汽車排放的主要污染物是：一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）硫化物和微粒物（即炭煙、鉛氧化物等重金屬氧化物和煙灰等組成）。柴油車的尾氣中，就CO來說，如果把汽油發動機CO排放量當作1的話，則液化氣發動機的CO排放量為1/2，而柴油發動機的CO排放量為1/100。可以看出，柴油發動機與其有發動機相比，其CO排出量要小得多，而且，柴油發動機的HC排出量也較少。但NOx排出量則和汽油機差不多，而且柴油車會排出令人討厭的黑煙。由此可見，柴油車尾氣主要

6、污染物是炭煙。炭煙是柴油發動機燃料燃燒不完全的產物，其內含有大量的黑色炭顆粒。柴油機年檢中的尾氣檢測主要是以炭煙的濃度檢測值高低來判定該柴油車是否能否通過年檢的，柴油車一般不再需要測得HC值等數值來判定尾氣是否能符合標準的。其中（通常），排煙按照其顏色可分為白煙、藍煙和黑煙這三種。不同的煙色形成的原因是不同，有的研究認為起決定作用的是溫度；在250以下形成的煙通常是白色的；從250到著火溫度形成藍煙；黑煙只在著火后才出現。下面對這三種不同的煙色分別做一說明：1.1.1 白煙白煙一般在低溫起動不久及怠速工況時發生。因為此時氣缸中溫度較低，著火性能不好。混合氣中未經燃燒的燃料和潤滑油呈液滴狀態（直

7、徑在1.3m左右），這隨廢氣排出而形成白煙。當氣缸磨損加大，竄氣、竄油時，使白煙增多。正常的發動機在暖車后，一般就不再形成白煙。改善起動性可減少白煙。1.1.2 藍煙（青煙）通常是在柴油機尚未完全預熱或低負荷運轉時發生。此時，燃燒室溫度較低，約600以下，燃燒著火性能不好，部分燃料和竄入燃燒室的潤滑油未能完全燃燒，其中大部分是已蒸發的油，再凝結而成微粒狀態，直徑比白煙小，在0.4m以下，隨廢氣排出而成藍煙。這種煙顯藍色是由于藍色光在此種大小微粒的作用下折射而成的。排出藍煙時，同時有燃燒不完全的中間產物（如甲醛等）排出，因而藍煙常常帶有刺激性臭味。產生大量藍煙也有可能是由于汽缸壁和活塞的間隙過大

8、或活塞環裝配不當后產生大量機油進入燃燒室參與燃燒。減少藍煙方法：注意活塞環的裝配及于汽缸壁和活塞的間隙。并且提高燃燒室和室內空氣溫度，減少室內空氣運動，以免燃料很快被吹散形成過稀混合氣，減少噴注貫穿力，以免燃料碰到冷的室壁等措施，都可減少藍煙。但是，上述措施大部分對減少黑煙的措施是矛盾的，因此在新機調試時，要妥善處理。1.1.3 黑煙碳煙不是純碎的碳，而是一種聚合體，其主要成分隨柴油機負荷不同稍有改變，一般含C85%-95%，O24%-8%及少量的H2和灰粉。也有人認為碳煙是石墨結晶，由直徑0.05m左右微粒附聚成0.1-10m的多孔性碳粒構成。通常在柴油機大負荷時發生，例如當汽車加速，爬坡及

9、超負荷時排氣就冒黑煙。在柴油機發展初期到高速強化地今天，柴油機黑煙的排出，仍然是一個限制功率的突出問題，而且黑煙帶有的臭味及煙霧給人以直接的不愉快的厭惡感。因此對黑煙的形成，各國早已作了大量的工作，但對其生成機理說法不一。一般認為，黑煙也是不完全燃燒的產物，是燃料的氫先燃燒完了的中間產物。當柴油機高負荷時，噴如燃燒室的燃料增多，由于柴油機混合氣形成不均勻，即使平均過量空氣系數1，仍不可避免產生局部地區空氣不足，此時燃燒室溫度又較高，燃料在高溫缺氧情況下，由裂解過程釋出并經聚合過程形成碳煙。柴油機中燃料的高溫裂解反應是不可避免的，特別在空間混合燃燒的柴油機中，高溫的氣體包圍著液態的油滴，造成了進

10、行裂解反應最有利的條件。對燃燒過程的高速攝影已證實，在燃燒初期上止點附近（燃料著火后5-10CA）都會出現大量黑煙。但是在一般情況下，含碳燃氣與空氣混合時又在燃燒過程后期完全燃燒，而使排氣無煙。如果氣缸中空氣不足，混合不佳或由于燃氣膨脹而使氣缸內局部溫度下降到碳反應溫度（約1000C）以下，則碳不能進一步燃燒而保持其固體狀態排出氣缸外。因此研究指出：廢氣中是否出現碳煙，取決于膨脹期間溫度過分下降以前燃料是否能足夠快地與空氣混合和燃燒。1.2 尾氣污染物的危害從歷年來的種種報道可知，汽車尾氣的危害性極大。其中炭煙的危害也難逃追究，碳煙嚴重地污染了我們的環境，也造成了許多疾病的引發。柴油車碳煙嚴重

11、影響市容市貌的文明建設，進一步影響道路上的能見度，并因內含有少量的帶有特殊臭味的乙醛，往往引起人們惡心和頭暈2 柴油車自由加速煙度的檢測柴油機（車）年檢中的尾氣檢測主要是以炭煙的濃度檢測值高低來判定該柴油車是否能否通過年檢的。近年來，由于不透光計具有準確性高、可重復使用等優點，所以現在大部分汽車檢測站都使用不透光計來檢查柴油車的碳煙值。并且，柴油車一般也不再需要測得HC值等數值來判定尾氣是否能符合標準的。2.1 檢測準備及注意事項(1)車輛在不進行預處理的情況下也可以進行試驗。出于安全考慮，必須確保發動機處于熱狀態，并且機械狀態良好。(2)發動機應充分預熱。例如：在發動機機油標尺孔位置測得的機

12、油溫度應至少為80；如果溫度低于80，發動機也應處于正常運轉溫度。因車輛結構，無法進行溫度測量時可以通過其它方法使用發動機處于正常運轉溫度，例如，通過控制發動機冷卻風扇。（3）引車員在測試前應采用至少三次自由加速過程或其它等效方法對排氣系統進行吹拂。（4）廢氣檢測操作員需目測檢測車輛的排氣系統的相關部件是否泄漏。（5）發動機包括所有裝有廢氣渦輪增壓的發動機，在每個自由加速循環的起點均處于怠速狀態。對重型發動機，將油門踏板放開后至少等待10 秒鐘。2.2 檢測方法（1）廢氣檢測員找到相關車輛信息并將該車登陸檢測流程。（2）經過廢氣檢測員的遙控操作，電腦自動使不透光計調零。（3）廢氣檢測員將按不透

13、光計上的取樣探頭插入被檢車輛排氣管內至少6D（D為排氣管開口處直徑）。（4）廢氣檢測通過按不透光計上的K鍵，激活檢測流程，尾氣檢測正式開始。（5）引車員按照屏幕上的加速提示進行一系列有規律的自由加速（如右圖）。在進行自由加速測量時，引車員必須在1 秒內，將油門踏板快速、連續地完全踩到底，使噴油泵在最短時間內供給最大油量。對于每一個自由加速測量，引車員在松開油門踏板前，發動機必須達到斷油點轉速。對帶自動變速箱的車輛，則應達到制造廠申明的轉速（如果沒有該數據值，則應達到斷油轉速的2/3）。關于這一點，在測量過程中必須進行檢查，例如：通過監測發動機轉速，或延長油門踏到底后與松開油門前的間隔時間，對于

14、重型汽車，該間隔時間應至少為2秒。（6）計算機通過不透光煙度計取得的三次自由加速測量數值得出的算術平均值, 此數據將在儀表板或電子燈牌上顯示出來。在計算均值時可以忽略與測量均值相差很大的測量值。必要時，應重新進行檢測。2.3 排放限值柴油車自由加速煙度排放限值車 型 及 實 施 日 期煙度值 Rb新生產車在用車2000.7.15起生產的輕型柴油車2.02.52000.7.15起生產的重型柴油車客 車2.22.8貨 車2.53.02000.7.15前生產的柴油車3.5注：經環境保護行政主管部門認可的汽車煙度監測人員，可采用目測法測量，車輛不許有明顯的可見煙度，煙度值不超過林格曼1級。3. 煙度值

15、高的主要原因及防范煙度值高，就意味著該柴油車的尾氣中可能含有較多的物體小微粒。煙度值高的產生原因主要有可燃混合氣過濃、不透光計儀器失靈。由于在汽車在年檢時不可避免地一些操作需要檢測人員進行，所以，造成煙度值高還可能是人為因素。3.1 混合氣過濃3.1.1 原理空燃比(AF)：是指可燃混合氣中空氣與燃料的質量比。理論上，1kg燃油完全燃燒需要空氣14.7kg。故空燃比為14.7的可燃混合氣可成為理論混合氣。若可燃混合氣的空燃比小于14.7，則意味著其中汽油含量有余（亦即空氣量不足），可稱之為濃混合氣。同理，空燃比大于14.7的可燃混合氣則可稱為稀混合氣。應當指出，對于不同的燃料，其理論空燃比數值

16、是不同的。過量空氣系數（）：=燃燒1kg燃料所實際供給的空氣質量完全燃燒1kg燃料所需的理論空氣質量。由此定義表達式可知：無論使用何種燃料，凡過量空氣系數=1的可燃混合氣即為理論混合氣；1的為濃混合氣；1的則為稀混合氣。3.1.2 空氣量問題在一切因素都正常的情況下，供予發動機充足、過量的空氣，使得柴油車的可燃混合物能充分地燃燒。那必能使柴油車因為空氣量供給不足而造成的碳煙值過高的故障排除。發動機的氣體流動大致流程如下：大氣進氣管口空氣濾清器進氣總管進氣歧管氣缸排氣管大氣顯然，在進入氣缸充分燃燒之前，若某處有發生堵塞或泄漏，那必使發動機得不到預計的空燃比所需要的空氣量。那在供油正常的情況下，實

17、際得到的空氣量比ECU計算所得的空氣量少，即該可燃混合氣為濃混合氣。持續的濃可燃混合氣的供給，導致了碳煙值的瞬時值都相對比較大，導致碳煙值過大。為了能使碳煙值下降至規定的范圍內，使得每輛汽車年度檢測都能順利通過。我們必須得盡量滿足在空氣未進入氣缸前，各個氣管等部件應保持通暢，不堵塞也不漏氣的。這樣，起碼能保證發動機在一切正常的情況下，所得混合氣與ECU控制的相對吻合。我們也可通過修改ECU的程序或改裝相對執行元件來獲得充足、甚至過量的空氣，使得混合可燃氣為稀混合氣。但我們知道柴油車一般為載重貨車等車輛，這些車都是以追求大功率而獲得較高的經濟效率為目的的，倘若一直處于稀混合氣，那該柴油車的功率必

18、定會下降，得不償失。所以，此做法不現實也不可取。排氣管由于一直處于高溫廢氣的惡劣環境下，排氣管經久破損幾率大。我們通過上面氣體流動大致流程可知，若排氣管某處發生泄漏，那必經使所測量的碳煙值會相對比較低。但一般檢測站進行機動車年度尾氣檢測前，尾氣檢測員會事先大體觀察排氣管是否破裂的。因此，排氣管的完整性對于降低碳煙值，保護環境并沒有實質性的作用。我們在機動車尾氣年度時檢測時，我們發現其實那些進氣管道發生泄漏、堵塞的幾率都很低。大部分是由于駕駛員忙于生計而到處奔波，從而忽略了汽車養護，如空氣濾清器堵塞也是引起檢測所得碳煙值過高的主要因素之一。空氣濾清器部分或嚴重堵塞時，會對進氣產生一定的阻力，從而

19、使得空氣供給量不足，即濃混合氣形成。進而引起在引車員急踏油門自由加速時會產生黑煙滾滾。在年度檢測中的尾氣檢測時，進一步降低柴油車的碳煙值，使得碳煙排放值在規定的范圍內，從而使我們的柴油車碳煙值不會由于數值過高而無法通過年度檢測。我們可以在檢車前清洗或更換空氣濾清器，甚至在檢測時暫時地將空氣濾清拆卸下。為了進一步確保通過檢測，車主可以在檢測前處于室外連續模擬引車員急踏油門踏板做自由加速。這樣做至少有兩個好處：一是使大量充足的空氣快速到達發動機各相關部位，為下次可燃混合物完全充分燃燒做準備，降低黑煙的形成；二是這樣有利于使排氣氣流帶走大量排氣管內的積碳，避免了由于引車員大意而未進行檢測前的加速的原

20、因導致的碳煙值過高。3.1.3 供油量問題根據空燃比定義可知，在正常工作行程中，若噴油量過多，將使提供給發動機的可燃混合物成為濃混合氣，即所測得的碳煙值過高。影響噴油量的因素包含油壓高低、噴油脈沖等。燃油的大致走向流程如下：油箱燃油粗濾器燃油泵高壓輸油總管燃油濾清器燃油脈動鎮流器分油管（噴油嘴）油壓調節器油箱由燃油大致走向顯然可知，燃油由油箱到分油管的管路中，若有某處發生堵塞或泄漏，那將一定程度上影響燃料的供給。這樣不僅可能造成燃料的浪費，也可能使發動機損壞或發生事故。油壓調節器是利用真空歧管上的真空度來控制油壓的大小的。若改油壓調節器的真空連接管損壞或忘了連接，那將導致噴油總管的油壓上升。這

21、樣，單位時間內供給的燃油就會比較多，即也會造成碳煙值的升高。從一般來機動車年度尾氣檢測中的高碳煙值的車輛來看，大部分的故障點都是出現在噴油嘴這個部件上。由于種種原因，添加的柴油中或多或少的含有許多的雜質，這無疑使得噴油嘴的頂針有可能被雜質卡住而無法回位。這樣就增加了噴油量，使得柴油車的碳煙值增高。所以，一般車主在尾氣年檢因過高而沒有辦法通過時，去修理廠清洗噴油嘴后，碳煙值大都有所下降，并成功通過尾氣年度檢測。3.2 機械因素隨著汽車不斷的使用，機械內部的運動會不可避免地會產生一系列的磨損。這些磨損也能造成柴油車尾氣的碳煙值升高的。比如，氣缸壁和活塞間的間隙過大或活塞環的裝配不當多會引起燒機油的

22、故障，會產生大量的藍煙。這樣，發動機就必須得去修理，這樣能保護環境，又對車主有較大的經濟效益。排氣管或多或少的會有積碳的情況，要記得多次急踏油門來獲得較強的氣流去吹拂排氣管內的積碳。我曾遇到過一輛柴油皮卡，由于車主非常愛惜自己的車，所以每次汽車加速時都是輕踏油門，慢加速的。日久后排氣管內積蓄了厚厚的一層黑碳。當時檢測前引車員也進行了三次自由加速，測量后碳煙值竟都高達10.5以上。后經過多次有效的急踏油門踏板，該車的碳煙值卻只有1.8而言。當不透光計發生故障時也必定會影響所測量的值。這是必然的，不可抗力的，這里不再闡述，寄回生產商處修理。或不透光計的取樣探頭連接軟管有發生泄漏或堵塞也會一定程度上

23、影響碳煙值的高低。3.3 人為因素人為的因素能在一定的程度上影響所測柴油車的碳煙值，這樣雖然能盡量地使更多的柴油車通過尾氣檢測，但卻對降低碳煙值沒有實質上的幫助，也對環境保護沒有促進作用。3.3.1 尾氣檢測員因素尾氣檢測員在尾氣檢測中進行一系列的操作是最多的，所以，該尾氣檢測員在很大的程度上能影響所測柴油車的碳煙值高低的。以下可能使所測得的碳煙值過高：a) 在引車員自由加速來吹拂排器管時，不按規范的將取樣探頭提前伸入柴油的排氣管中。b) 在檢測過程中偶爾或故意使取樣探頭碰刮排氣管上的炭塊。c) 由于本次測量前該不透光計有承受過測量到最高碳煙值16后，因為碳煙值太大超過了不透光計的的自凈能力，

24、尾氣檢驗員并沒有及時手動清除，導致機器內殘留了大量的黑炭，影響了碳煙值的準確性。d) 如上不透光式煙度計結構圖，若煙道的左右兩側鏡面上若有物體堵住，那會增加碳煙值的。這可能會由于尾氣檢測員在擦拭時留下的紙屑等造成的。e) 尾氣檢驗員的取樣探頭放置不規范，放得太深入。以下可能使所測得的碳煙值過低：a) 不透光檢測儀校對時，過早地將取樣探頭放置排氣管中。b) 在檢測過程中，取樣軟管發生泄露或軟管部分打折、壓扁，使得單位時間內碳煙進入測量減少。c) 取樣探頭不按照規定的標準來放置，放置過淺或未完全放入。3.3.2 引車員因素引車員在測試過程中取了主要的位置，以下可能使所測得的碳煙值過高：a) 引車員踩下油門踏板位移量過多，使得發動機轉速遠遠超過規定轉速（2200r/min2500r/min）。b) 引車員測試前未進行加速來吹拂排器管，使碳煙沒有完全的排掉。c) 測量前，引車員長時間地使發動機處于怠速狀態，造成排器管等多部位有積碳。以下可能使所測得的碳煙值過低：a) 引車員踩下油門踏板位移量過少，使得發動機轉速遠遠低于規定轉速（2200r/min2500r/min）b) 引車員未在規定的時間（1 秒）內，將油門踏板快速、連續地完全踩到底，而是緩慢加速。3